JP2015033681A - Waste water treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微生物の働きを利用した廃水処理装置に関する。 The present invention relates to a wastewater treatment apparatus using the action of microorganisms.
日本では、廃水処理方法として、好気性微生物の働きを利用して、有機汚泥物質を分解する活性汚泥法が多く利用されている。有機汚泥物質の分解に必要な酸素を供給するための方法としては、送風機と散気装置とを組み合わせた複合装置や機械式ばっ気装置(以下、これらの装置の双方をまとめてばっ気装置と記す)を用いる方法が一般的である。ばっ気装置を用いる方法では、廃水中に酸素を溶解させる必要があるため、エネルギー消費量が大きくなる傾向があり、エネルギー消費量の低減が大きな課題となっている。 In Japan, an activated sludge method that decomposes organic sludge substances by utilizing the action of aerobic microorganisms is often used as a wastewater treatment method. As a method for supplying oxygen necessary for the decomposition of the organic sludge substance, a combined device or a mechanical aeration device (hereinafter, these devices are collectively referred to as an aeration device) combined with a blower and an air diffuser. Is generally used. In the method using an aeration apparatus, since it is necessary to dissolve oxygen in wastewater, energy consumption tends to increase, and reduction of energy consumption is a major issue.
日本における水質汚濁問題の現状については、生物化学的酸素要求量(BOD)を指標とする有機汚濁物質除去に関して、ほぼ問題がないレベルに達している。しかし、湖沼や河川の富栄養化の原因になる窒素除去については、未だ十分な対応がされていない。そこで、窒素をより一層有効に除去可能な廃水処理方法の開発が求められている。 As for the current situation of water pollution problems in Japan, the level of organic pollutant removal using biochemical oxygen demand (BOD) as an index has reached a level with almost no problems. However, nitrogen removal, which causes eutrophication of lakes and rivers, has not yet been adequately addressed. Therefore, development of a wastewater treatment method that can remove nitrogen more effectively is demanded.
微生物の働きを利用して、窒素を含む有機性廃水を処理する方法は、下記の非特許文献1に記載のように、過去に多く実用化されている。非特許文献1に記載の各方式では、好気性状態でアンモニア性窒素を亜硝酸・硝酸に硝化することが可能な亜硝酸菌・硝化菌の働き、及び通性・嫌気性状態で亜硝酸・硝酸を窒素ガスに脱窒素する脱窒素菌の働きを利用している。このような働きを利用する場合に、硝化には多くの酸素が必要であるため、酸素を供給するためのばっ気装置のエネルギー低減が大きな課題になっている。
As described in Non-Patent
従来の散気装置では、該散気装置と組み合わせて送風機を用いることを前提としている。このため、一般的に使用される多孔質樹脂製散気管では、大気圧下で酸素透過性はあるが防水性がない。一方、ゴム製メンブランディフューザーでは、大気圧下で防水性はあるが酸素透過性がない。このように酸素透過性と防水性とを併せもつ散気装置は実用化されていない。 The conventional air diffuser is premised on the use of a blower in combination with the air diffuser. For this reason, a commonly used porous resin air diffuser has oxygen permeability at atmospheric pressure but is not waterproof. On the other hand, rubber membrane diffusers are waterproof at atmospheric pressure but not oxygen permeable. Thus, an air diffuser having both oxygen permeability and waterproofness has not been put into practical use.
一方で、下記の特許文献1では、酸素透過性かつ水不透過性を有するシートで形成された空間の中に廃水を供給して、廃水処理を行う方法が開示されている。
On the other hand, the following
特許文献1に記載の廃水処理方法では、上記シートで形成された空間の中で、廃水を処理する。このため、大容量の廃水を処理する場合に、大口径かつ長尺のシートが必要となり、シートの強度やコストが問題となる。
In the wastewater treatment method described in
また、廃水における有機物濃度が高い場合には、必要酸素量が多いため、外周の酸素透過性シートから供給される酸素量だけでは、酸素が不足し、廃水処理効率が低下する可能性がある。 Moreover, when the organic substance density | concentration in wastewater is high, since there is much required oxygen amount, oxygen will run short only by the oxygen amount supplied from the oxygen permeable sheet of an outer periphery, and wastewater treatment efficiency may fall.
本発明の目的は、透気性及び防水性を有するフィルムを用いて、大容量の廃水や有機物濃度が高い廃水に対しても、省エネルギー、省スペース及び低コストで、効率よく廃水処理を行うことができる廃水処理装置を提供することである。 An object of the present invention is to perform wastewater treatment efficiently with energy saving, space saving and low cost even for wastewater with large capacity and organic matter concentration using a film having air permeability and waterproofness. It is to provide a wastewater treatment device that can be used.
また、本発明の限定的な目的は、窒素除去に必要なばっ気エネルギーをも低減することができる廃水処理装置を提供することである。 Moreover, the limited objective of this invention is to provide the waste water treatment apparatus which can also reduce the aeration energy required for nitrogen removal.
本発明の広い局面によれば、廃水と、空気を内部に取り入れるための空気取り入れ部を有し、かつ内部に取り入れられた空気を前記廃水に供給するための少なくとも1つの空気供給部と、前記廃水と前記空気供給部との間に位置するように前記空気供給部の表面に貼られており、かつ透気性及び防水性を有する少なくとも1つのフィルムとを備え、前記空気供給部は前記フィルムが貼られた状態で、前記廃水中に浸漬されて用いられる、廃水処理装置が提供される。 According to a wide aspect of the present invention, there is provided waste water, at least one air supply unit for supplying air to the waste water, and having an air intake unit for taking air into the interior, At least one film that is affixed to the surface of the air supply unit so as to be positioned between waste water and the air supply unit, and has air permeability and waterproofness, and the air supply unit includes the film. Provided is a wastewater treatment apparatus that is used while immersed in the wastewater.
本発明に係る廃水処理装置のある特定の局面では、前記廃水の有機物負荷量又は窒素負荷量に応じて、前記空気供給部から前記フィルムを通して前記廃水へ供給される空気の量を調節可能である。 In a specific aspect of the wastewater treatment apparatus according to the present invention, the amount of air supplied from the air supply unit to the wastewater through the film can be adjusted according to the organic matter load amount or nitrogen load amount of the wastewater. .
本発明に係る廃水処理装置のある特定の局面では、前記廃水処理装置は、前記フィルムとして、透気性が異なる2種類以上のフィルムを備える。 On the specific situation with the waste water treatment apparatus which concerns on this invention, the said waste water treatment apparatus is provided with two or more types of films from which air permeability differs as the said film.
本発明に係る廃水処理装置のある特定の局面では、前記廃水処理装置は、前記フィルムとして、面積が異なる2種類以上のフィルムを備える。 In a specific aspect of the wastewater treatment apparatus according to the present invention, the wastewater treatment apparatus includes two or more types of films having different areas as the film.
本発明に係る廃水処理装置のある特定の局面では、前記廃水処理装置は、前記廃水中のアンモニア性窒素を、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に酸化する硝化工程を経て、廃水処理を行うための廃水処理装置であり、前記硝化工程において、前記空気供給部は前記フィルムが貼られた状態で、前記廃水中に浸漬されて用いられる。 In a specific aspect of the wastewater treatment apparatus according to the present invention, the wastewater treatment apparatus performs wastewater treatment through a nitrification step of oxidizing ammonia nitrogen in the wastewater to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen. In the nitrification step, the air supply unit is used by being immersed in the wastewater in a state where the film is stuck.
本発明に係る廃水処理装置のある特定の局面では、前記廃水処理装置は、前記廃水中のアンモニア性窒素を、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に酸化する硝化工程と、前記硝化工程後に前記亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を、有機炭素源を用いて窒素ガスに還元する脱窒工程と、前記脱窒工程後に余剰の有機炭素源を処理する残留有機物処理工程とを経て、廃水処理を行うための廃水処理装置であり、前記残留有機物処理工程において、前記空気供給部は前記フィルムが貼られた状態で、前記廃水中に浸漬されて用いられる。 In a specific aspect of the wastewater treatment apparatus according to the present invention, the wastewater treatment apparatus includes a nitrification step of oxidizing ammonia nitrogen in the wastewater to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen, and the sublimation after the nitrification step. Waste water treatment is performed through a denitrification step of reducing nitrate nitrogen or nitrate nitrogen to nitrogen gas using an organic carbon source and a residual organic matter treatment step of treating an excess organic carbon source after the denitrification step. In the residual organic matter treatment step, the air supply unit is immersed in the wastewater and used in the state where the film is stuck.
本発明に係る廃水処理装置のある特定の局面では、前記廃水処理装置は、前記空気取り入れ部に接続されており、かつ前記空気取り入れ部から前記空気供給部内に空気を導入するための少なくとも1つの空気流路部と、前記空気流路部に空気を送り込むための少なくとも1つの送風機とをさらに備える。 In a specific aspect of the wastewater treatment apparatus according to the present invention, the wastewater treatment apparatus is connected to the air intake unit, and at least one for introducing air from the air intake unit into the air supply unit. The air flow path unit and at least one blower for feeding air into the air flow path unit are further provided.
本発明に係る廃水処理装置のある特定の局面では、前記廃水処理装置は、前記空気流路部に設けられており、かつ空気の流量を調節するための少なくとも1つの流量調節弁をさらに備える。 On the specific situation with the wastewater treatment apparatus which concerns on this invention, the said wastewater treatment apparatus is further provided with the said air flow path part, and is further provided with the at least 1 flow control valve for adjusting the flow volume of air.
本発明に係る廃水処理装置のある特定の局面では、前記廃水処理装置は、前記空気供給部と前記空気流路部と前記流量調節弁とをそれぞれ少なくとも2つ備え、前記空気供給部のそれぞれで、前記空気流路部を経て前記空気供給部内に導入される空気の量を調節可能である。 In a specific aspect of the wastewater treatment apparatus according to the present invention, the wastewater treatment apparatus includes at least two of the air supply unit, the air flow path unit, and the flow rate control valve, and each of the air supply units The amount of air introduced into the air supply section through the air flow path section can be adjusted.
本発明に係る廃水処理装置は、廃水と、空気を内部に取り入れるための空気取り入れ部を有し、かつ内部に取り入れられた空気を上記廃水に供給するための少なくとも1つの空気供給部と、上記廃水と上記空気供給部との間に位置するように上記空気供給部の表面に貼られており、かつ透気性及び防水性を有する少なくとも1つのフィルムとを備えており、更に上記フィルムが表面に貼られた状態で上記空気供給部が上記廃水中に浸漬されて用いられるので、大容量の廃水や有機物濃度が高い廃水に対しても、省エネルギー、省スペース及び低コストで、効率よく廃水処理を行うことができる。 A wastewater treatment apparatus according to the present invention has wastewater, an air intake part for taking air into the interior, and at least one air supply part for supplying the air taken inside to the wastewater, At least one film that is affixed to the surface of the air supply unit so as to be positioned between the waste water and the air supply unit, and has air permeability and waterproofness, and the film further on the surface Since the air supply part is immersed and used in the wastewater in a state where it is stuck, wastewater treatment can be efficiently performed with energy saving, space saving, and low cost even for wastewater with a large volume and high organic matter concentration. It can be carried out.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明に係る廃水処理装置は、廃水と、少なくとも1つの空気供給部と、少なくとも1つのフィルムとを備える。上記空気供給部は、空気を内部に取り入れるための空気取り入れ部を有する。上記空気供給部は、内部に取り入れられた空気を上記廃水に供給するために備えられている。上記フィルムは、上記廃水と上記空気供給部との間に位置するように上記空気供給部の表面に貼られている。上記フィルムは、透気性及び防水性を有するフィルムである。本発明に係る廃水処理装置では、上記フィルムが表面に貼られた状態で上記空気供給部が、上記廃水中に浸漬されて用いられる。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention includes wastewater, at least one air supply unit, and at least one film. The air supply part has an air intake part for taking air into the interior. The air supply unit is provided to supply air taken into the wastewater. The film is attached to the surface of the air supply unit so as to be positioned between the waste water and the air supply unit. The said film is a film which has air permeability and waterproofness. In the wastewater treatment apparatus according to the present invention, the air supply unit is immersed in the wastewater and used in a state where the film is stuck on the surface.
本発明では、上記の構成が備えられているので、大容量の廃水や有機物濃度が高い廃水に対しても、省エネルギー、省スペース及び低コストで、廃水処理を効率よく行うことができる。 In the present invention, since the above-described configuration is provided, wastewater treatment can be efficiently performed even with a large volume of wastewater or wastewater with a high organic matter concentration with energy saving, space saving, and low cost.
本発明に係る廃水処理装置では、従来の活性汚泥法や生物学的脱窒法と比較して、廃水中の有機物を処理する場合に、消費エネルギーを大幅に低減することが可能であり、更に二酸化酸素の削減や環境改善に大きく寄与することが可能である。 In the wastewater treatment apparatus according to the present invention, compared with the conventional activated sludge method and biological denitrification method, when treating organic matter in wastewater, it is possible to greatly reduce energy consumption, and further, It can greatly contribute to oxygen reduction and environmental improvement.
本発明に係る廃水処理装置では、上記廃水の有機物負荷量又は窒素負荷量(有機物濃度×処理量又は窒素濃度×処理量)に応じて、上記空気供給部から上記フィルムを通して上記廃水へ供給される空気の量を調節可能であってもよい。 In the wastewater treatment apparatus according to the present invention, the wastewater is supplied to the wastewater through the film from the air supply unit according to the organic load or nitrogen load (organic concentration × treatment amount or nitrogen concentration × treatment amount) of the wastewater. The amount of air may be adjustable.
本発明に係る廃水処理装置は、上記フィルムとして、透気性が異なる2種類以上のフィルムを備えていてもよい。また、本発明に係る廃水処理装置は、上記フィルムとして、面積が異なる2種類以上のフィルムを備えていてもよい。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention may include two or more types of films having different air permeability as the film. Moreover, the waste water treatment apparatus which concerns on this invention may be equipped with two or more types of films from which an area differs as said film.
本発明に係る廃水処理装置は、上記空気取り入れ部に接続されており、かつ上記空気取り入れ部から上記空気供給部内に空気を導入するための少なくとも1つの空気流路部と、上記空気流路部に空気を送り込むための少なくとも1つの送風機とをさらに備えていてもよい。 The waste water treatment apparatus according to the present invention is connected to the air intake section, and includes at least one air flow path section for introducing air from the air intake section into the air supply section, and the air flow path section. It may further comprise at least one blower for sending air into the.
本発明に係る廃水処理装置は、上記空気流路部に設けられており、かつ空気の流量を調節するための少なくとも1つの流量調節弁をさらに備えていてもよい。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention may be further provided with at least one flow rate adjustment valve that is provided in the air flow path portion and adjusts the flow rate of air.
本発明に係る廃水処理装置は、上記空気供給部と上記空気流路部と上記流量調節弁とをそれぞれ少なくとも2つ備えていてもよく、この場合に、上記空気供給部のそれぞれで、上記空気流路部を経て上記空気供給部内に導入される空気の量を調節可能であってもよい。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention may include at least two of the air supply unit, the air flow path unit, and the flow rate control valve. In this case, the air supply unit It may be possible to adjust the amount of air introduced into the air supply section through the flow path section.
また、本発明の広い局面によれば、上述した廃水処理装置を用いる廃水処理方法であって、上記廃水中のアンモニア性窒素を、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に酸化する硝化工程を備え、上記硝化工程において、上記空気供給部を上記フィルムが貼られた状態で、上記廃水中に浸漬する、廃水処理方法が提供される。 Further, according to a wide aspect of the present invention, there is provided a wastewater treatment method using the above-described wastewater treatment apparatus, comprising a nitrification step of oxidizing ammonia nitrogen in the wastewater to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen, In the nitrification step, a wastewater treatment method is provided in which the air supply unit is immersed in the wastewater with the film attached.
また、本発明の広い局面によれば、上述した廃水処理装置を用いる廃水処理方法であって、上記廃水中のアンモニア性窒素を、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に酸化する硝化工程と、上記硝化工程後に上記亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を有機炭素源を用いて窒素ガスに還元する脱窒工程と、上記脱窒工程後に余剰の有機炭素源を処理する残留有機物処理工程とを備え、上記残留有機物処理工程において、上記空気供給部を上記フィルムが貼られた状態で、上記廃水中に浸漬する、廃水処理方法が提供される。 Further, according to a wide aspect of the present invention, there is provided a wastewater treatment method using the above-described wastewater treatment apparatus, the nitrification step of oxidizing ammonia nitrogen in the wastewater to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen, A denitrification step of reducing the nitrite nitrogen or nitrate nitrogen to nitrogen gas using an organic carbon source after the nitrification step, and a residual organic matter treatment step of treating an excess organic carbon source after the denitrification step, In the residual organic matter treatment step, a wastewater treatment method is provided in which the air supply unit is immersed in the wastewater with the film attached.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る廃水処理装置の概略構成を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a wastewater treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1に示す廃水処理装置1は、容器2と、廃水3と、複数の空気供給部4と、複数のフィルム5とを備える。空気供給部4の表面に、フィルム5が貼られている。
A
容器2は、有底の容器である。容器2は、廃水3が流入される流入口2aと、廃水3が処理された処理水6が流出される流出口2bとを有する。容器2内には、廃水3が入れられている。容器2内の廃水3中には、微生物が存在する。
The
空気供給部4は、外形が矩形状である。空気供給部4の上端は、大気に開放されている。空気供給部4は、上端において、空気を内部に取り入れるための空気取り入れ部4aを有する。図1において、矢印Xで示す方向から、空気取り入れ部4aを経て、空気供給部4内に空気が取り入れられる。空気取り入れ部4aは、空気供給部4における開口である。空気供給部4は、空気を内部に有する。空気供給部4は、枠部4bを有し、枠部4b内の内部空間に、空気を有する。枠部4bは、外径が矩形状である。枠部4bの上端は、大気に開放されている。空気供給部4は、廃水3に空気を供給するために備えられている。具体的には、空気供給部4は、廃水3に空気中の酸素を供給するために備えられており、空気供給室である。空気供給部4は、上端部分を除いて、大部分で廃水3中に浸漬されている。枠部4bは、空気供給部4内の空気をフィルム5を通じて微生物に供給するために、空気の透過性に優れている性質を有することが好ましい。
The
フィルム5は、透気性及び防水性を有する。このため、フィルム5では、空気は通過するが、水は通過しない性質を有する。フィルム5は、上端部分を除いて、大部分で廃水3中に浸漬されている。
The
フィルム5は、廃水3と空気供給部4との間に位置するように、空気供給部4の表面に貼られている。フィルム5は、空気供給部4の表面に積層されている。具体的には、空気供給部4における枠部4bの外表面に、フィルム5が貼られている。フィルム5は、枠部4bの外表面に積層されている。具体的には、空気供給部4の4つの側面全体を覆うようにフィルム5が貼られている。空気供給部4の下方において、フィルム5の下端(端部)が接合されている。このため、フィルム5が表面に貼られた空気供給部4において、空気供給部4の上端を除く部分で非透水性が、フィルム5により確保されている。空気供給部4の表面には、1つのフィルム5が貼られていてもよく、複数のフィルムが重ねられて貼られていてもよい。空気供給部4とフィルム5とは、熱融着されていてもよく、超音波融着されていてもよい。
The
フィルム5が表面に貼られた状態で空気供給部4が、廃水3中に浸漬されている。フィルム5は透気性を有するので、浸漬状態において、空気供給部4の内部の空気中の酸素は、フィルム5を通過して、廃水3中に移動する。廃水3に至った空気中の酸素は、廃水3中に溶解する。フィルム5は防水性を有するので、浸漬状態において、廃水3はフィルム5により移動が妨げられ、空気供給部4内に移動しない。フィルム5を通過した酸素が廃水3に至ると、容器2中で好気性微生物が増殖し、好気性微生物により廃水3が分解され、処理水6が得られる。処理水6は、容器2の流出口2bから流出される。
The
廃水処理装置1では、複数の空気供給部4が間隔を隔てて配置されている。具体的には、廃水処理装置1では、5つの空気供給部4が間隔を隔てて等間隔に配置されている。5つの空気供給部4の表面それぞれに、フィルムが貼られている。なお、空気供給部4及びフィルム5の数及び面積は適宜変更可能である。処理する廃水3の流量及び有機物濃度によって、処理に必要な酸素量が定まるため、必要酸素量を十分に供給可能な空気供給部4及びフィルム5の数及び面積を適宜選択することができる。
In the
廃水処理装置1では、容器2の形状に合わせて、設置する空気供給部4の数を増減することにより、空気供給部4の表面に貼られたフィルム5の必要な面積を確保することができ、廃水3の処理に必要な酸素量を廃水3に供給することができる。
In the
廃水処理装置1内の廃水3中に存在する微生物には、フィルム5を通過した酸素が供給されるため、特に他の動力を必要としない。このため、ばっ気装置を用いる従来の方式の廃水処理装置と比較して、廃水処理装置の廃水処理に必要なエネルギーを削減することができる。
Microorganisms present in the
複数の廃水処理槽を備える廃水処理装置において、図1に示す廃水処理装置1は、廃水処理槽として用いることができる。廃水処理装置は、複数の廃水処理槽を備えていてもよい。
In a wastewater treatment apparatus including a plurality of wastewater treatment tanks, the
図2(a)及び(b)は、フィルムが表面に貼られた空気供給部の第1の変形例を示す断面図及び側面図である。図2(a)は、図1と同様の方向における断面図であり、図2(b)は、フィルムの主面の外側からみた側面図であり、図2(a)の左側からみた側面図である。 FIGS. 2A and 2B are a cross-sectional view and a side view showing a first modification of the air supply unit with a film attached to the surface. 2 (a) is a cross-sectional view in the same direction as FIG. 1, FIG. 2 (b) is a side view seen from the outside of the main surface of the film, and a side view seen from the left side of FIG. 2 (a). It is.
空気供給部内の空気をフィルムを通じて微生物に供給するために、図2(a)及び(b)に示すフィルム5Aが表面に貼られた空気供給部4Aを用いてもよい。 In order to supply the air in the air supply unit to the microorganisms through the film, an air supply unit 4A in which a film 5A shown in FIGS. 2A and 2B is attached to the surface may be used.
図2(a)及び(b)では、対向しているフィルム5Aの間に、空気供給部4Aが配置されている。廃水処理装置において、フィルム5Aは、廃水と空気供給部4Aとの間に配置される。空気供給部4Aは、上端に、空気を内部に取り入れるための空気取り入れ部4Aaを有する。空気供給部4Aは、上下方向に延びる縦桟4Abと、縦桟4Abと略直交する方向に延びる横桟4Acとを有する。空気供給部4Aを介して対向しているフィルム5Aを結ぶ方向における、縦桟4Abの寸法(図2(a)における左右方向の寸法)は、フィルム5A間の隙間の寸法よりも小さい。空気供給部4Aを介して対向しているフィルム5Aを結ぶ方向における、横桟4Acの寸法(図2(a)における左右方向の寸法)も、フィルム5A間の隙間の寸法よりも小さい。但し、縦桟4Abと横桟4Acとが組み合わされた状態で、空気供給部4Aを介して対向しているフィルム5Aを結ぶ方向における、縦桟4Abと横桟4Acとの全体の寸法(図2(a)における左右方向の寸法)は、フィルム5A間の隙間の寸法と略同一である。このため、縦桟4Ab及び横桟4Acとの組み合わせにより、空気供給部4Aを介して対向しているフィルム5A間の間隔が規制されている。縦桟4Ab及び横桟4Acは、フィルム5Aのスペーサとして機能する。 In FIG. 2 (a) and (b), 4 A of air supply parts are arrange | positioned between the films 5A which are facing. In the wastewater treatment apparatus, the film 5A is disposed between the wastewater and the air supply unit 4A. 4 A of air supply parts have air intake part 4Aa for taking in air inside in an upper end. The air supply unit 4A includes a vertical beam 4Ab extending in the vertical direction and a horizontal beam 4Ac extending in a direction substantially orthogonal to the vertical beam 4Ab. The dimension of the vertical rail 4Ab (the dimension in the left-right direction in FIG. 2A) in the direction connecting the films 5A facing each other through the air supply unit 4A is smaller than the dimension of the gap between the films 5A. The dimension of the horizontal rail 4Ac (the dimension in the left-right direction in FIG. 2A) in the direction connecting the films 5A facing each other through the air supply part 4A is also smaller than the dimension of the gap between the films 5A. However, when the vertical beam 4Ab and the horizontal beam 4Ac are combined, the overall dimensions of the vertical beam 4Ab and the horizontal beam 4Ac in the direction connecting the films 5A facing each other through the air supply unit 4A (FIG. 2). (Dimension in the left-right direction in (a)) is substantially the same as the dimension of the gap between the films 5A. For this reason, the space | interval between the films 5A which are facing through the air supply part 4A is controlled by the combination with vertical rail 4Ab and horizontal rail 4Ac. The vertical bars 4Ab and the horizontal bars 4Ac function as spacers for the film 5A.
縦桟4Abと横桟4Acとは切欠き部を有し、互いに嵌め合うことが可能である。2つの桟は互いの主面が、直交するように配置されていてもよく、斜め方向に配置されていてもよい。フィルム5Aが表面に貼られた空気供給部4Aを用いた場合でも、フィルム5A間の間隔を確保することができ、空気供給部4Aの全体に、充分な量の空気を存在させることができる。 The vertical beam 4Ab and the horizontal beam 4Ac have notches and can be fitted to each other. The two bars may be arranged such that their main surfaces are orthogonal to each other, or may be arranged in an oblique direction. Even when the air supply unit 4A having the film 5A attached to the surface is used, the space between the films 5A can be secured, and a sufficient amount of air can be present in the entire air supply unit 4A.
また、図3(a)及び(b)は、フィルムが表面に貼られた空気供給部の第2の変形例を示す断面図及び側面図である。図3(a)は、図1と同様の方向における断面図であり、図3(b)は、フィルムの主面の外側からみた側面図であり、図3(a)の左側からみた側面図である。 Moreover, Fig.3 (a) and (b) are sectional drawing and side view which show the 2nd modification of the air supply part by which the film was stuck on the surface. 3 (a) is a cross-sectional view in the same direction as FIG. 1, FIG. 3 (b) is a side view seen from the outside of the main surface of the film, and a side view seen from the left side of FIG. 3 (a). It is.
図3(a)及び(b)では、対向している2つのフィルム5Bの間に、空気供給部4Bが配置されている。廃水処理装置において、フィルム5Bは、廃水と空気供給部4Bとの間に配置される。空気供給部4Bは、上端に、空気を内部に取り入れるための空気取り入れ部4Baを有する。空気供給部4Bは、複数の点状の桟4Bbが、縦方向かつ横方向に並んで配置されている。桟4Bbは円柱状である。空気供給部4Bを介して対向しているフィルム5Bを結ぶ方向における、桟4Bbの寸法(図3(a)における左右方向の寸法)は、フィルム5B間の隙間の寸法と略同一である。このため、桟4Bbにより、空気供給部4Bを介して対向しているフィルム5B間の間隔が規制されている。桟4Bbは、フィルム5Bのスペーサとして機能する。 In FIGS. 3A and 3B, an air supply unit 4B is disposed between two opposing films 5B. In the wastewater treatment apparatus, the film 5B is disposed between the wastewater and the air supply unit 4B. Air supply part 4B has air intake part 4Ba for taking in air in an upper end. In the air supply unit 4B, a plurality of dot-like bars 4Bb are arranged side by side in the vertical direction and the horizontal direction. The crosspiece 4Bb is cylindrical. The dimension of the crosspiece 4Bb (the dimension in the left-right direction in FIG. 3A) in the direction connecting the films 5B facing each other through the air supply unit 4B is substantially the same as the dimension of the gap between the films 5B. For this reason, the space | interval between the films 5B which are facing through the air supply part 4B is controlled by the crosspiece 4Bb. The crosspiece 4Bb functions as a spacer of the film 5B.
上記空気供給部の縦方向(上下方向や鉛直方向)の寸法は、好ましくは0.2m以上、より好ましくは0.8m以上、好ましくは3.6m以下、より好ましくは2m以下である。上記空気供給部の横(上下方向及び厚み方向と直交する方向)の寸法は、好ましくは0.2m以上、より好ましくは0.6m以上、好ましくは3.6m以下、より好ましくは1.8m以下である。上記空気供給部の大きさが上記下限以上であると、空気供給部の数をより一層少なくすることが可能であり、廃水処理装置のコストがより一層低くなる。上記空気供給部の大きさが上記上限以下であると、空気供給部の運搬及び設置がより一層容易になる。上記空気供給部の厚みは、好ましくは0.5cm以上、より好ましくは1cm以上、好ましくは10cm以下、より好ましくは4cm以下である。上記空気供給部の厚みが上記下限以上であると、空気供給部内の空気が適度に入れ替わりやすくなる。上記空気供給部の厚みが上記上限以下であると、空気供給部の容積が過度に大きくなりすぎず、廃水処理槽の全体の容積が過度に大きくなりすぎず、廃水処理装置のコストもより一層低くなる。 The vertical dimension (vertical direction or vertical direction) of the air supply unit is preferably 0.2 m or more, more preferably 0.8 m or more, preferably 3.6 m or less, and more preferably 2 m or less. The horizontal dimension of the air supply part (vertical direction and direction orthogonal to the thickness direction) is preferably 0.2 m or more, more preferably 0.6 m or more, preferably 3.6 m or less, more preferably 1.8 m or less. It is. When the size of the air supply unit is equal to or more than the lower limit, the number of air supply units can be further reduced, and the cost of the waste water treatment apparatus is further reduced. When the size of the air supply unit is not more than the above upper limit, the air supply unit can be more easily transported and installed. The thickness of the air supply part is preferably 0.5 cm or more, more preferably 1 cm or more, preferably 10 cm or less, more preferably 4 cm or less. When the thickness of the air supply unit is equal to or more than the lower limit, the air in the air supply unit is easily replaced appropriately. When the thickness of the air supply unit is not more than the above upper limit, the volume of the air supply unit is not excessively large, the entire volume of the wastewater treatment tank is not excessively large, and the cost of the wastewater treatment apparatus is further increased. Lower.
上記フィルムは、酸素等の気体を透過させる透気性を有するとともに、水を通さない性質(防水性)を有する。 The film has air permeability that allows a gas such as oxygen to pass therethrough, and has a property that prevents water from passing through (water resistance).
上記フィルムは、必要に応じて、片面又は両面に、不織布、クロスヤーン及び他のフィルムが積層された状態で用いられてもよい。 The film may be used in a state in which a nonwoven fabric, a cross yarn and other films are laminated on one side or both sides as required.
上記フィルムの加工法としては、例えば、ポリオレフィン樹脂と無機材料とを含む樹脂組成物をフィルム状に成形した後、延伸加工する方法等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン及びポリプロピレン等が挙げられる。上記無機材料としては、炭酸カルシウム等が挙げられる。 Examples of the processing method of the film include a method of forming a resin composition containing a polyolefin resin and an inorganic material into a film and then stretching the resin composition. Examples of the polyolefin resin include polyethylene and polypropylene. Examples of the inorganic material include calcium carbonate.
上記フィルムの市販品としては、積水フィルム社製「セルポア」、三菱樹脂社製「KTF」及び「エクセポール」、並びに、トクヤマ社製「ポーラム」及び「NFシート」等が挙げられる。 Examples of commercially available films include “Selpore” manufactured by Sekisui Film Co., Ltd., “KTF” and “Excepol” manufactured by Mitsubishi Plastics, and “Porum” and “NF Sheet” manufactured by Tokuyama.
上記透気性防水性フィルムの厚みは、好ましくは15μm以上、好ましくは1mm以下である。上記フィルムの厚みが上記下限以上であると、破損がより一層生じにくくなる。上記フィルムの厚みが上記上限以下であると、酸素透過性が一層高くなる。 The thickness of the air permeable waterproof film is preferably 15 μm or more, and preferably 1 mm or less. When the thickness of the film is equal to or more than the lower limit, breakage is further less likely to occur. When the thickness of the film is not more than the above upper limit, the oxygen permeability is further increased.
次に、図1に示す廃水処理装置1を廃水処理槽として備える廃水処理装置11を用いて、廃水3中に含まれる窒素を除去する方法の例を、図4を用いて具体的に説明する。
Next, an example of a method for removing nitrogen contained in the
図4は、本発明の第2の実施形態に係る廃水処理装置の概略構成を示す断面図である。
図4に示す廃水処理装置11では、2つの廃液処理槽1,1Aが用いられている。廃水処理装置11は、複数の廃水処理槽1,1Aを備える廃水処理設備である。廃液処理槽1Aは、廃水処理槽1から、フィルム5が貼られた空気供給部4の数を変更し、それに伴い容器の大きさを変更している。廃水処理装槽1では、フィルム5が貼られた空気供給部4が5つ用いられているのに対して、廃水処理槽1Aでは、フィルム5が貼られた空気供給部4が2つ用いられている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a wastewater treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In the wastewater treatment apparatus 11 shown in FIG. 4, two waste
循環脱窒法の場合には、廃水処理装置11は、第一脱窒部12、硝化部13、第二脱窒部14、及び残留有機物処理部15を備える。廃水処理装置11では、循環液16が、硝化部13の後段部分から、第一脱窒部12の前段部分に循環される。硝化部13に、廃液処理槽1が用いられている。残留有機物処理部15に、廃液処理槽1Aが用いられている。
In the case of the circulation denitrification method, the wastewater treatment apparatus 11 includes a first denitrification unit 12, a
第一脱窒部12では、廃水3中の亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を、循環液16中の有機炭酸源を用いて窒素に還元する第一の脱窒工程が行われる。硝化部13では、第一の脱窒工程後に、廃水3中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に酸化する硝化工程が行われる。第二脱窒部14では、硝化工程後に、上記亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を、有機炭素源17を用いて窒素ガスに還元する工程が行われる。残留有機物処理部15では、第二の脱窒工程後に、余剰の有機炭素源17を処理する残留有機物処理工程が行われる。残留有機物処理部15では、第二脱窒部14において残留した有機炭素源17を酸化するために酸素を必要とする。従来は、ばっ気装置を用いて酸素供給が行われている。
In the first denitrification unit 12, a first denitrification step is performed in which nitrite nitrogen or nitrate nitrogen in the
本発明においては、硝化部13と残留有機物処理部15とにそれぞれ、フィルム5が表面に貼られた空気供給部4を設置することにより、フィルム5を通して好気性の微生物に酸素を供給することができる。このため、他の動力が不要で、大幅なエネルギーの削減が可能となる。
In the present invention, oxygen is supplied to the aerobic microorganisms through the
廃水処理装置11では、上記硝化工程において、空気供給部4はフィルム5が貼られた状態で、廃水3中に浸漬されて用いられている。上記残留有機物処理工程において、空気供給部4はフィルム5が貼られた状態で、廃水3中に浸漬されて用いられている。
In the wastewater treatment apparatus 11, in the nitrification step, the
図4に示す廃水処理装置11では、空気供給部4は、上端に、空気取り入れ部4aを有し、空気取り入れ部4aは大気中に開放されている。
In the wastewater treatment apparatus 11 shown in FIG. 4, the
図1に示す廃水処理装置1を廃水処理槽として用いて、大規模の廃水処理に適用する場合の例を図5に示す。図5は、本発明の第3の実施形態に係る廃水処理装置の概略構成を示す断面図である。
FIG. 5 shows an example in which the
図5に示す廃水処理装置21は、3つの廃水処理槽1を備える。廃水処理装置21は、複数の廃水処理槽1を備える廃水処理設備である。3つの廃水処理槽1はそれぞれ、空気取り入れ部4aから空気供給部4内に空気を導入するための複数の空気流路部22を有する。空気流路部22は、空気供給部4の空気取り入れ部4aに接続されている。また、3つの廃水処理槽1はそれぞれ、空気流路部4に空気を送り込むための送風機23をさらに備える。送風機23は、空気流路部22に接続されている。空気流路部22の一端に送風機23が接続されており、他端に空気取り入れ部4aが接続されている。また、3つの廃水処理槽1はそれぞれ、空気の流量を調節するための複数の流量調節弁24をさらに備える。流量調節弁24は、空気流路部22に設けられている。廃水処理装置21は、空気供給部4と空気流路部22と流量調節弁24とをそれぞれ複数備える。廃水処理装置21では、異なる空気供給部4の各空気取り入れ部4aに、異なる空気流路部22が接続されており、異なる空気流路部22に、異なる流量調節弁24が設けられている。複数の空気供給部4のそれぞれで、異なる空気流路部22を経て空気供給部4内に導入される空気の量を調節可能である。また、廃水3の有機物負荷量又は窒素負荷量に応じて、空気供給部4からフィルム5を通して廃水3へ供給される空気の量を調節可能である。
A
廃水処理装置21でも、フィルム5を用いることにより、送風機23の圧力損失が散気管等を使用する場合よりも低くなるため、送風機23の動力は小さくて済み、省エネルギー化が可能である。また、送風機23から空気供給部4への空気流路部22の途中に流量調節弁24を設置することで、廃水処理装置21の各工程の必要酸素量に応じて廃水に供給する空気量を調節することができる。
Even in the
空気流路部22に流量計25が設置されている。このように、流量計25を用いることが好ましい。流量計25を設置することで、空気流路部22を流れる空気量を確認することができる。
A
本発明に係る廃水処理装置は、微生物燃料電池による有機物及び窒素の除去にも適用できる。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention can also be applied to removal of organic substances and nitrogen by a microbial fuel cell.
微生物燃料電池に用いられるカソードには、液中の溶存酸素を利用する方式のカソードと、空気中の酸素を利用する方式のカソードとがある。空気中の酸素を利用する方式のカソードは、エアカソードと呼ばれている。エアカソードでは、エアカソードに空気を流通させるだけでよく、カソード液中へのばっ気の必要がないという利点がある。 Cathodes used for microbial fuel cells include cathodes that use dissolved oxygen in the liquid and cathodes that use oxygen in the air. A cathode that utilizes oxygen in the air is called an air cathode. The air cathode has the advantage that it is only necessary to circulate air through the air cathode, and there is no need for aeration into the catholyte.
上記エアカソードを備える微生物燃料電池を使用する際には、アノードの表面上の空隙の流路に、嫌気性下で生育可能な微生物及び有機性物質を含む液を流す。また、エアカソードの表面上の流路に空気を流し、カソードに空気を接触させる。アノードでは、微生物により有機性物質から水素イオン(H+)及び電子(e−)が生成する。生成した水素イオンは、カソード側に移動して、アノードとカソードとの間に電位差が生じる。この状態で、アノードとカソードとが導線によって接続され、閉回路が形成されていると、電位差電流が流れる。この結果、導線に流れる電気エネルギーを回収できる。 When using a microbial fuel cell equipped with the air cathode, a liquid containing microorganisms and organic substances that can grow under anaerobic conditions is caused to flow through the flow path of the gap on the surface of the anode. Further, air is caused to flow through the flow path on the surface of the air cathode, and the air is brought into contact with the cathode. At the anode, hydrogen ions (H + ) and electrons (e − ) are generated from organic substances by microorganisms. The generated hydrogen ions move to the cathode side, and a potential difference is generated between the anode and the cathode. In this state, if the anode and the cathode are connected by a conducting wire to form a closed circuit, a potential difference current flows. As a result, the electric energy flowing through the conductor can be recovered.
図6に、微生物燃料電池におけるエアカソード51とアノード61との一例を断面図で示す。エアカソード51では、透気性及び防水性を有するフィルム5Cが用いられている。
FIG. 6 is a sectional view showing an example of the air cathode 51 and the
図6に示すエアカソード51は、フィルム5Cが表面に貼られた空気供給部4Cを備える。フィルム5Cの空気供給部4C側とは反対の表面に、電極基材52が配置されており、電極基材52のフィルム5C側とは反対側の表面にバインダー53が配置されており、バインダー53中において、電極基材52のフィルム5C側とは反対側の表面上に触媒54が付着しており、バインダー53の電極基材52側とは反対側の表面に絶縁層55が配置されており、絶縁層55のバインダー53側とは反対側の表面にカソード微生物膜56が配置されている。
The air cathode 51 shown in FIG. 6 includes an air supply unit 4C having a film 5C attached to the surface. An
エアカソード51では、フィルム5Cを通過した酸素が、電極基材52、バインダー53及び絶縁層55を透過する。このため、絶縁層55の表面に好気性のカソード微生物膜56が形成される。
In the air cathode 51, oxygen that has passed through the
アノード61の表面には、アノード微生物膜62が配置されている。微生物燃料電池では、アノード微生物膜62で嫌気性電気生成菌により廃水中の有機物が水素イオンと電子に変換される。水素イオンは、エアカソード51から供給される酸素と結合し、水になる。
An anode
また、カソード微生物膜56でも、エアカソード51から供給される酸素により廃水中の有機物が好気性微生物により分解される。このように微生物燃料電池では、エアカソード51から供給される酸素を利用して、2つの反応が同時に進行する。これらの反応は、フィルム5Cの透気度や面積を変更し、または透気量を増減することにより制御可能である。
Also in the cathode
各エアカソード51の空気供給部4Cに空気取り入れ部4Caを設けて、上端を大気に開放しておくことにより、空気が自然に空気供給部4Cの内部に流入する。このため、ばっ気装置を用いることなく、廃水中に酸素を供給でき、ばっ気用の電力費は不要となる。 By providing the air supply part 4Ca in the air supply part 4C of each air cathode 51 and opening the upper end to the atmosphere, air naturally flows into the air supply part 4C. For this reason, oxygen can be supplied into the wastewater without using an aeration apparatus, and the power cost for aeration is unnecessary.
図7は、本発明の第4の実施形態に係る廃水処理装置の概略構成を示す図である。図7に示す廃水処理装置は、微生物燃料電池71である。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a wastewater treatment apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The wastewater treatment apparatus shown in FIG. 7 is a
微生物燃料電池71は、フィルム5Cを用いたエアカソード51を備えており、廃水3中の有機物及び窒素を除去するために用いることができる。
The
微生物燃料電池71は、有機物処理部72と、硝化部73と、脱窒部74とを備える。微生物燃料電池71は、有機物処理部72と、硝化部73と、脱窒部74とのそれぞれにおいて、廃水処理槽76を備える。廃水処理装置である微生物燃料電池71は、複数の廃水処理槽76を備える廃水処理設備である。
The
有機物のみを処理すればよい場合には、有機物処理部72を単独で設置することができる。 In the case where only the organic matter needs to be processed, the organic matter processing unit 72 can be installed alone.
有機物処理部72では、廃水3中の有機物を処理する有機物処理工程が行われる。硝化部73では、有機物処理工程後に、廃水3中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素に酸化する硝化工程が行われる。脱窒部74では、硝化工程後に、上記亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を、有機炭素源を用いて窒素ガスに還元する工程が行われる。
In the organic matter processing unit 72, an organic matter treatment step for treating the organic matter in the
微生物燃料電池71では、上記有機物処理部72、硝化部73、脱窒部74において、空気供給部4Cはフィルム5Cが貼られた状態で、廃水3中に浸漬されて用いられている。
In the
有機物処理部72では、通常の微生物燃料電池と同様に、廃水3中の有機物の大部分が分解され電気エネルギーに変換される。有機物処理部72では、エアカソード51(有機処理部用エアカソード)からフィルム5Cを通じて酸素が廃水3中に供給され、廃水3中の有機物は、アノード61に付着するアノード微生物膜62中の電気生成菌により発電に利用されるのと同時に、一部分はカソード微生物膜56中の好気性細菌により分解される。
In the organic matter processing unit 72, most of the organic matter in the
このため、発電の効率を上げるためには、エアカソード51からの酸素透過量が、発電に必要な量を大きく超えないように制御することが望ましい。 For this reason, in order to increase the efficiency of power generation, it is desirable to control so that the oxygen permeation amount from the air cathode 51 does not greatly exceed the amount necessary for power generation.
硝化部73では、廃水3中のアンモニア性窒素が、エアカソード51(硝化部用エアカソード)からフィルム5Cを通じて供給される酸素を利用して、亜硝酸窒素又は硝酸性窒素に酸化される。このため酸化を効率的に行うためには、十分な酸素を供給する必要がある。フィルム5Cの透気度や面積を調整して、酸素の供給量を十分に多くすることにより、硝化部73全体が好気性になり亜硝酸菌や硝酸菌が、カソード微生物膜56のみでなく、アノード微生物膜62中にも増殖することができるようになる。
In the
脱窒素部74では、亜硝酸窒素又は硝酸性窒素が窒素ガスに還元される。この反応を効率良く進めるためには、無酸素状態を保つことが望ましい。脱窒菌は、主にアノード微生物膜62中で増殖する。フィルム5Cの透気度や面積を調整して、エアカソード51(脱窒素部用エアカソード)におけるエアカソード微生物膜56に供給される酸素量を低くすることにより、カソード微生物膜56中にも脱窒菌を増殖させることができる。
In the
また、脱窒のためには、硝酸性窒素の約3倍の水素供与体(有機物)が必要となる。このために、水素供与体に相当する有機炭素源75を脱窒部74に流入させる。脱窒素を効率良く行うためには、多少多めに有機炭素源75を供給する必要があるため、一般的な脱窒素法では有機物が残留する場合が多い。しかし、微生物燃料電池では残留する有機物を、アノード微生物膜62中の電気生成菌が電気エネルギーに変換するため、有機物の残留がほとんどなくなる。このため通常の生物学的脱窒法では設置される残留有機物処理槽が不要になるという利点がある。
Moreover, about 3 times as much hydrogen donor (organic substance) as nitrate nitrogen is needed for denitrification. For this purpose, an organic carbon source 75 corresponding to a hydrogen donor is caused to flow into the
有機炭素源75としては、メタノール等を用いることができる。またメタノールのかわりに、廃水の一部を脱窒部に供給することもできる。 As the organic carbon source 75, methanol or the like can be used. Further, instead of methanol, a part of the waste water can be supplied to the denitrification section.
上記のように、有機物処理部72、硝化部73及び脱窒部74では、酸素の要求レベルが異なるが、エアカソード51において用いられるフィルム5Cの透気量や面積を増減することにより、各部の酸素供給量を良好に制御することができる。
As described above, the organic matter processing unit 72, the
フィルム5Cには、透気度の異なる多くの種類があるため、各部の酸素必要量に応じて最適な種類のフィルムを選定することができる。具体的には、硝化部73のエアカソード51には透気度が大きい種類を選定し、脱窒部74のエアカソード51には透気度が小さい種類を使用することが望ましい。また、有機物処理部72のエアカソード51、硝化部73及び脱窒部74の各部の流入側と流出側で、異なる透気度のフィルム5Cを使用することもできる。
Since there are many types of film 5C having different air permeability, the most suitable type of film can be selected according to the required oxygen amount of each part. Specifically, it is desirable to select a type having a high air permeability for the air cathode 51 of the
また、各部におけるエアカソード5Cからの供給空気量の制御は、エアカソード51とアノード61との面積比を変えることでも可能である。具体的には、有機物除去部72のエアカソード51とアノード61との面積比率が1:1である場合には、硝化部73において、エアカソード51とアノード61との面積比率を例えば2:1〜10:1として、エアカソード51の比率を大きくすることにより、廃水への酸素供給量を増加させることができる。逆に、脱窒部74において、エアカソード51とアノード61との面積比率を例えば1:2〜1:10として、アノード61の比率を大きくすることにより、廃水への酸素供給量を減少させることができる。
The amount of air supplied from the air cathode 5C in each part can also be controlled by changing the area ratio between the air cathode 51 and the
1…廃水処理装置(廃水処理槽)
1A…廃水処理槽
2…容器
2a…流入口
2b…流出口
3…廃水
4,4A,4B,4C…空気供給部
4a,4Aa,4Ba,4Ca…空気取り入れ部
4b…枠部
4Ab…縦桟
4Ac…横桟
4Bb…桟
5,5A,5B,5C…フィルム
6…処理水
11…廃水処理装置
12…第一脱窒部
13…硝化部
14…第二脱窒部
15…残留有機物処理部
16…循環液
17…有機炭酸源
21…廃水処理装置
22…空気流路部
23…送風機
24…流量調節弁
25…流量計
51…エアカソード
52…電極基材
53…バインダー
54…触媒
55…絶縁層
56…カソード微生物膜
61…アノード
62…アノード微生物膜
71…微生物燃料電池(廃水処理装置)
72…有機物処理部
73…硝化部
74…脱窒素部
75…有機炭素源
76…廃水処理槽
1 ... Waste water treatment equipment (waste water treatment tank)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A ... Waste
72 ... Organic
Claims (9)
空気を内部に取り入れるための空気取り入れ部を有し、かつ内部に取り入れられた空気を前記廃水に供給するための少なくとも1つの空気供給部と、
前記廃水と前記空気供給部との間に位置するように前記空気供給部の表面に貼られており、かつ透気性及び防水性を有する少なくとも1つのフィルムとを備え、
前記空気供給部は前記フィルムが貼られた状態で、前記廃水中に浸漬されて用いられる、廃水処理装置。 Waste water,
At least one air supply unit for supplying air to the waste water, the air intake unit having an air intake unit for taking air into the interior;
At least one film that is affixed to the surface of the air supply unit so as to be positioned between the wastewater and the air supply unit, and has air permeability and waterproofness,
The said air supply part is a wastewater treatment apparatus used by being immersed in the said wastewater in the state in which the said film was stuck.
前記硝化工程において、前記空気供給部は前記フィルムが貼られた状態で、前記廃水中に浸漬されて用いられる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の廃水処理装置。 A wastewater treatment device for treating wastewater through a nitrification step of oxidizing ammonia nitrogen in the wastewater to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen,
In the said nitrification process, the said air supply part is a wastewater treatment apparatus of any one of Claims 1-4 used by being immersed in the said wastewater in the state in which the said film was stuck.
前記残留有機物処理工程において、前記空気供給部は前記フィルムが貼られた状態で、前記廃水中に浸漬されて用いられる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の廃水処理装置。 A nitrification step of oxidizing ammonia nitrogen in the wastewater into nitrite nitrogen or nitrate nitrogen, and after the nitrification step, the nitrite nitrogen or nitrate nitrogen is reduced to nitrogen gas using an organic carbon source. A wastewater treatment apparatus for performing wastewater treatment through a denitrification step and a residual organic matter treatment step for treating an excess organic carbon source after the denitrification step,
The waste water treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein, in the residual organic matter treatment step, the air supply unit is immersed in the waste water and used with the film attached.
前記空気流路部に空気を送り込むための少なくとも1つの送風機とをさらに備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の廃水処理装置。 At least one air flow path connected to the air intake and for introducing air from the air intake into the air supply;
The wastewater treatment apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising at least one blower for sending air into the air flow path section.
前記空気供給部のそれぞれで、前記空気流路部を経て前記空気供給部内に導入される空気の量を調節可能である、請求項8に記載の廃水処理装置。 At least two each of the air supply unit, the air flow path unit, and the flow rate control valve,
The wastewater treatment apparatus according to claim 8, wherein an amount of air introduced into the air supply unit via the air flow path unit can be adjusted in each of the air supply units.
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---|---|
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016143352A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | パナソニック株式会社 | Microbial fuel cell system |
JP2017087139A (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 積水化学工業株式会社 | Waste water treatment apparatus and waste water treatment method |
CN108706721A (en) * | 2018-08-16 | 2018-10-26 | 潘沈阳 | Electro-biofilm nitrogen rejection facility and its application method |
JP2019037974A (en) * | 2017-08-23 | 2019-03-14 | 積水化学工業株式会社 | Sheet structure, wastewater treatment apparatus having the same, and method for manufacturing sheet structure |
WO2019064889A1 (en) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Liquid treatment system |
JP2019104007A (en) * | 2017-12-14 | 2019-06-27 | 積水化学工業株式会社 | Waste water treatment bag |
JP2019205971A (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 積水化学工業株式会社 | Wastewater treatment apparatus using gas permeable membrane |
JP2020028835A (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | 積水化学工業株式会社 | Waste water treatment apparatus |
JP2020028836A (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | 積水化学工業株式会社 | Waste water treatment apparatus |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5615894A (en) * | 1979-07-17 | 1981-02-16 | Kubota Ltd | Denitrification treatment apparatus |
JPS625895U (en) * | 1985-06-24 | 1987-01-14 | ||
JPS62201693A (en) * | 1986-02-28 | 1987-09-05 | Komatsu Ltd | Treatment of liquid |
JP2003266092A (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Air diffusion method and air diffusion system |
JP2004223499A (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-12 | Takeshi Yamamoto | Aeration device and water treatment system equipped with the same |
JP2008080269A (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Sharp Corp | Nitrogen-containing wastewater treatment apparatus and method |
-
2013
- 2013-08-09 JP JP2013166824A patent/JP2015033681A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5615894A (en) * | 1979-07-17 | 1981-02-16 | Kubota Ltd | Denitrification treatment apparatus |
JPS625895U (en) * | 1985-06-24 | 1987-01-14 | ||
JPS62201693A (en) * | 1986-02-28 | 1987-09-05 | Komatsu Ltd | Treatment of liquid |
JP2003266092A (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-24 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Air diffusion method and air diffusion system |
JP2004223499A (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-12 | Takeshi Yamamoto | Aeration device and water treatment system equipped with the same |
JP2008080269A (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Sharp Corp | Nitrogen-containing wastewater treatment apparatus and method |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016143352A1 (en) * | 2015-03-11 | 2018-01-18 | パナソニック株式会社 | Microbial fuel cell system |
WO2016143352A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | パナソニック株式会社 | Microbial fuel cell system |
JP2017087139A (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 積水化学工業株式会社 | Waste water treatment apparatus and waste water treatment method |
JP7150521B2 (en) | 2017-08-23 | 2022-10-11 | 積水化学工業株式会社 | SEAT STRUCTURE, WASTE WATER TREATMENT APPARATUS INCLUDING THE SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING SEAT STRUCTURE |
JP2019037974A (en) * | 2017-08-23 | 2019-03-14 | 積水化学工業株式会社 | Sheet structure, wastewater treatment apparatus having the same, and method for manufacturing sheet structure |
WO2019064889A1 (en) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Liquid treatment system |
JP2019104007A (en) * | 2017-12-14 | 2019-06-27 | 積水化学工業株式会社 | Waste water treatment bag |
JP7171405B2 (en) | 2017-12-14 | 2022-11-15 | 積水化学工業株式会社 | wastewater treatment bag |
JP2019205971A (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 積水化学工業株式会社 | Wastewater treatment apparatus using gas permeable membrane |
JP7084205B2 (en) | 2018-05-29 | 2022-06-14 | 積水化学工業株式会社 | Wastewater treatment equipment using gas permeable membrane |
CN108706721A (en) * | 2018-08-16 | 2018-10-26 | 潘沈阳 | Electro-biofilm nitrogen rejection facility and its application method |
CN108706721B (en) * | 2018-08-16 | 2024-06-11 | 潘沈阳 | Electric biomembrane denitrification device and application method thereof |
JP2020028835A (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | 積水化学工業株式会社 | Waste water treatment apparatus |
JP7144235B2 (en) | 2018-08-21 | 2022-09-29 | 積水化学工業株式会社 | Wastewater treatment equipment |
JP7063770B2 (en) | 2018-08-21 | 2022-05-09 | 積水化学工業株式会社 | Wastewater treatment equipment |
JP2020028836A (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | 積水化学工業株式会社 | Waste water treatment apparatus |
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